Bài 25: Hiện tượng tự cảm
Lý thuyết
Mục lục
* * * * *
Bài 25.1, 25.2, 25.3 trang 62 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11
25.1. Câu nào dưới đây nói về hiện tượng tự cảm là không đúng ?
A. Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch chứa cuộn cảm khi có sự biến thiên của dòng điện trong mạch đó.
B. Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch chứa cuộn cảm khi đóng mạch hoặc ngắt mạch đột ngột.
C. Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch chứa cuộn cảm có dòng điện xoay chiều biến thiên liên tục theo thời gian chạy qua mạch đó.
D. Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch chứa cuộn cảm có dòng điện không đổi theo thời gian chạy qua mạch đó.
25.2. Câu nào dưới đây nói về suất điện động tự cảm là không đúng?
A. Là suất điện động xuất hiện trong mạch chứa cuộn cảm khi đóng mạch hoặc ngắt mạch đột ngột.
B. Là suất điện động xuất hiện trong mạch chứa cuộn cảm, có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch đó.
C. Là suất điện động sinh ra dòng điện không đổi trong mạch kín, có chiều tuân theo định luật Len – xơ.
D. Là suất điện động xuất hiện trong mạch chứa cuộn cảm, có trị số xác định bởi công thức \({e_{tc}} = - L{{\Delta i} \over {\Delta t}}\), với L là hệ số tự cảm của mạch và \({{\Delta i} \over {\Delta t}}\) là tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch đó.
25.3. Câu nào dưới đây nói về hệ số tự cảm của ống dây điện là không đúng?
A. Là một hệ số - gọi là độ tự cảm, đặc trưng cho mức độ tự cảm của mạch điện, chỉ phụ thuộc cấu tạo và kích thước của mạch điện.
B. Là một hệ số xác định mối quan hệ tỉ lệ giữa suất điện động tự cảm trong mạch và tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện chạy trong mạch đó.
C. Là một hệ số tính theo công thức \(L = {i \over \Phi }\) và đo bằng đơn vị Henry (H).
D. Là một hệ số đặc trưng cho mức độ tự cảm của ống dây điện dài hình trụ, tính theo công thức \(L = 4\pi {.10^{ - 7}}.{{{N^2}} \over \ell }S\), với N là số vòng dây, llà độ dài và S là diện tích tiết diện của ống dây.
Hướng dẫn giải
25.1: Đáp án D
25.2: Đáp án C
25.3: Đáp án C
Bài 25.4, 25.5, 25.6 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11
25.4. Một cuộn cảm có độ tự cảm 0,10 H. Xác định suất điện động tự cảm trong cuộn cảm này khi cường độ dòng điện trong nó biến thiên đều 200 A/s.
A. 10V B. 20V
C. 0,10kV D. 2,0kV
25.5. Khi dòng điện trong cuộn cảm giảm từ 16 A đến 0 A trong thời gian 10 ms, thì suất điện động tự cảm trong cuộn cảm có giá trị trung bình là 64 V. Xác định độ tự cảm của cuộn cảm này.
A. 32 mH. B. 40 mH. C. 250 mH. D. 4,0 H.
25.6. Xác định năng lượng từ trường tích luỹ trong cuộn cảm có độ tự cảm 2,0 mH khi có dòng điện cường độ 10 A chạy trong cuộn cảm.
A. 50.10-3J . B. 100 mJ. C. 1,0 J. D. 0,10 kJ.
Hướng dẫn giải
25.4: Đáp án B
25.5: Đáp án B
25.6: Đáp án B
Bài 25.7 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11
Ống dây dẫn hình trụ có lõi chân không, dài 20 cm, gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng dây có diện tích 100cm2.
a) Tính độ tự cảm của ống dây.
b) Tính độ lớn của suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây khi dòng điện chạy qua ống dây tăng đều từ 0 đến 5,0 A trong thời gian 0,10 s.
c) Tính năng lượng từ trường tích luỹ trong ống dây khi cường độ dòng điện chạy qua ống dây đạt tới giá trị 5,0 A.
Hướng dẫn giải
a) Độ tự cảm của ống dây dẫn: \(L = 4\pi {.10^{ - 7}}.{{{N^2}} \over \ell }S\)
Thay số ta tìm được: \(L = {4.3,14.10^{ - 7}}.{{{{1000}^2}} \over {{{20.10}^{ - 2}}}}{.100.10^{ - 4}} = {6,28.10^{ - 2}}H\)
b) Độ lớn của suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây dẫn
\(\left| {{e_{tc}}} \right| = L\left| {{{\Delta i} \over {\Delta t}}} \right| = {6,28.10^{ - 2}}.{{5,0 - 0} \over {0,10}} = 3,14V\)
c) Năng lượng từ trường tích lũy trong ống dây dẫn:
\(W = {{L{i^2}} \over 2} = {1 \over 2}{.6,28.10^{ - 2}}.{(5,0)^2} = 0,785J\)
Bài 25.8 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11
Một ống dây đồng hình trụ dài 25 cm gồm nhiều vòng dây quấn sít nhau và có điện trở 0,20 Ω. Dây đồng có tiết diện 1,0 mm2 và điện trở suất 1,7.10-8 Ω.m. Xác định :
a) Số vòng dây đồng và độ tự cảm của ống dây đồng.
b) Từ thông qua mỗi vòng dây đồng và năng lượng từ trường trong ống dây khi có dòng điện cường độ 2,5 A chạy trong ống dây đồng.
Hướng dẫn giải
a) Đường kính d của dây đồng có tiết diện S0 = 1,0 mm2 :
\({S_0} = {{\pi {d^2}} \over 4} \Rightarrow d = \sqrt {{{4{S_0}} \over \pi }} = \sqrt {{{{{4.1,0.10}^{ - 6}}} \over {3,14}}} \approx 1,13mm\)
Suy ra số vòng dây đồng quấn trên ống dây có độ dài l = 25 cm :
\(N = {\ell \over d} = {{{{25.10}^{ - 2}}} \over {{{1,13.10}^{ - 3}}}} \approx 221\) vòng dây
Áp dụng công thức điện trở của dây dẫn : \(R = \rho {{{\ell _0}} \over {{S_0}}}\) ta tính được độ dài tổng cộng l0 của N vòng dây đồng quấn trên ống dây:
\({\ell _0} = R{{{S_0}} \over \rho } = 0,20.{{{{1,0.10}^{ - 6}}} \over {{{1,7.10}^{ - 8}}}} = 11,76m\)
Từ đó suy ra:
- Chu vi C của mỗi vòng dây: \(C = {{{\ell _0}} \over N} = {{11,76} \over {221}} \approx 0,053m \approx 53mm\)
- Đường kính D của ống dây \(C = \pi d \Rightarrow d = {C \over \pi } = {{53} \over {3,14}} \approx 17mm\)
- Diện tích tiết diện s của ống dây : \(S = {{\pi {d^2}} \over 4} = {{3,14.{{(17)}^2}} \over 4} \approx 227m{m^2}\)
- Độ tự cảm của ống dây đồng được tính theo công thức :
\(L = 4\pi {.10^{ - 7}}{{{N^2}} \over \ell }S\)
Thay số ta xác định được:
\(L = {4.3,14.10^{ - 7}}.{{{{(221)}^2}} \over {{{25.10}^{ - 2}}}}.227.10{}^{ - 6} \approx {55,7.10^{ - 6}}H\)
b) Vì từ thông qua ống dây đồng có trị số \(\Phi \) = Li, nên từ thông qua mỗi vòng dây khi dòng điện chạy trong ống dây có cường độ i = I = 2,5 A sẽ bằng :
\({\Phi _0} = {\Phi \over N} = {{Li} \over N} = {{{{55,7.10}^{ - 6}}.2,5} \over {221}} \approx 0,63Wb\)
và năng lượng từ trường tích luỹ trong ống dây đồng tính bằng :
\(W = {{L{i^2}} \over 2} = {{{{55,7.10}^{ - 6}}{{.2,5}^2}} \over 2} = {1,74.10^{ - 4}}J\)
Bài 25.9* trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11
Một cuộn dây dẫn có độ tự cảm 3,0 H được nối với nguồn điện có suất điện động 6,0 V và điện trở trong rất nhỏ không đáng kể. Sau khoảng thời gian bao lâu tính từ lúc nối cuộn dây dẫn với nguồn điện, cường độ dòng điện chạy trong cuộn dây dẫn đến giá trị 5,0 A. Giả sử cường độ dòng điện tăng đều theo thời gian
Hướng dẫn giải
Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch : Tổng các suất điện động trong mạch bằng tổng điện trở toàn mạch nhân với cường độ dòng điện mạch chính.
E + etc = (R + r)i
Vì R + r = 0 , nên ta có : \(E - L{{\Delta i} \over {\Delta t}} = 0\)
Trong khoảng thời gian Δt, cường độ dòng điện i chạy trong cuộn dây dẫntăng dần đều từ giá trị I0 = 0 đến I = 5,0 A, tức là :
Δi = I – I0 = I
Từ đó ta suy ra :
\(\Delta t = {L \over E}I = {{3,0} \over {6,0}}.5,0 = 2,5s\)
Bài 25.10* trang 64 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11
Một mạch điện gồm một nguồn điện có suất điện động 90 V và điện trở trong không đáng kể mắc nối tiếp với một cuộn dây dãn có độ tự cả 50 mH và một điện trở 20Ω. Xác định tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện chạy trong mạch tại thời điểm:
a) Khi dòng điện i trong mạch có cường độ I0 = 0.
b) Khi dòng điện i trong mạch có cường độ I = 2,0 A.
Hướng dẫn giải
Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch: E + etc = (R + r)i
Vì r = 0 nên ta có
\(E - L{{\Delta i} \over {\Delta t}} = Ri\)
Từ đó suy ra tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch:
a) Khi i = I0= 0:
\({{\Delta i} \over {\Delta t}} = {E \over L} = {{90} \over {{{50.10}^{ - 3}}}} = {1,8.10^3}A/s\)
b) Khi i = I= 2A:
\({{\Delta i} \over {\Delta t}} = {{E - RI} \over L} = {{90 - 20.2,0} \over {{{50.10}^{ - 3}}}} = {1,0.10^3}A/s\)
Có thể bạn quan tâm
Có thể bạn quan tâm
